Budowa płaskiego kolektora słonecznego opiera się na podstawowych regułach, jednak różnice w konstrukcji np. absorberów, obudowy, przykrycia szklanego są znaczne dla wielu producentów.

1. www.solarblog.pl
Budowa płaskiego kolektora słonecznego
 Jak zbudowany jest płaski kolektor słoneczny?
 Jakie elementy należy uważać za newralgiczne?
 Jak potwierdzić sprawność i jakość kolektora słonecznego?

2. Slajd
2
Doświadczenie w produkcji kolektorów słonecznych
 Firma Hewalex zajmuje się nieprzerwanie
od ponad 20 lat produkcją kolektorów
słonecznych dla potrzeb rynku krajowego
i zagranicznego
1991-2000

3. Slajd
3
Warunki pracy kolektora słonecznego
 Kolektory słoneczne są narażone na niekorzystne warunki pracy, zarówno
wewnętrzne (zmienna temperatura i ciśnienie), jak i zewnętrzne pogodowe
(wiatr, deszcz, śnieg, itd.).
 Od budowy kolektora słonecznego i użytych do jego konstrukcji materiałów,
zależy zachowanie wysokiej sprawności niezmiennej przez cały okres jego
użytkowania
 Kolektory słoneczne poddawane są testom wytrzymałościowym zgodnie
z normą EN 12975. Zakładają one minimalnie 20-letni okres użytkowania.
W obecnej chwili potwierdzeniem jakości kolektora jest certyfikat Solar Keymark

4. Slajd
4
Budowa płaskiego kolektora słonecznego
 Płaskie kolektory słoneczne budowane są według
jednakowych reguł, różniąc się jednak technologią
produkcji, zastosowanymi materiałami i konstrukcją
 Wewnątrz izolowanej cieplnie obudowy znajduje się
absorber pochłaniający (absorbujący) promieniowanie
słoneczne i zamieniający je na ciepło
 Ciepło odbierane jest przez
przepływający rurami przymocowanymi
do absorbera, czynnik grzewczy (glikol)
 Istotną rolę spełnia także szklane
przykrycie obudowy kolektora,
zapewniając jak najwyższą
przepuszczalność promieniowania
i ochronę przed niekorzystnymi
warunkami zewnętrznymi

5. Slajd
5
Elementy płaskiego kolektora słonecznego
płyta absorbera
przykrycie szklane
orurowanie
absorbera
izolacja dna
obudowy 50/55 mm
izolacja boczna
obudowy 20 mm
obudowa
profil mocujący
przykrycie szklane
wraz z uszczelnieniem
welon szklany
króćce przyłączeniowe

6. Slajd
6
Rodzaje pokrycia absorbera
 Pokrycie absorbera decyduje o ilości pochłanianego promieniowania
słonecznego. Jednocześnie zależy od niej zachowanie sprawności przez
cały okres eksploatacji kolektora słonecznego – czyli odporność na zjawisko
tzw. „starzenia się” (zwiększania wypromieniowywania ciepła)
 Główne stosowane dwa rodzaje pokrycia absorbera można rozpoznać
nawet z zewnątrz kolektora słonecznego – po kolorze…
Kolektor słoneczny KS2000 SLP
- warstwa czarnego chromu
Kolektor słoneczny KS2000 TLP
- warstwa BlueTec eta plus

7. Slajd
7
Rodzaje pokrycia absorbera – parametry
 Powszechnie stosuje się warstwy tzw. selektywne, zapewniające poza wysokim
absorbowaniem promieniowania słonecznego (współczynnik ), minimalną
emisyjność ciepła (). Dla porównania blacha miedziana zdecydowaną większość
promieniowania słonecznego odbija od swojej powierzchni, a pokrycie z czarnego
chromu lub na bazie tlenków tytanu i krzemu (powstające w procesie PVD/CVD)
odbija jedynie 5% promieniowania i emituje jedynie 5÷12% ciepła
blacha miedziana
 = 5%
 = 4%
czarny lakier
 = 95%
 = 85%
czarny chrom
 = 95%
 = 12%
tlenki tytanu, krzemu
 = 95%
 = 5%
Źródło: rysunek na podstawie DGS

8. Slajd
8
Rodzaje pokrycia absorbera – produkcja
 Produkcja absorberów – pokrycie czarnym chromem
 Produkcja absorberów – pokrycie na bazie tlenków tytanu i krzemu
Źródło: fotografie: Hewalex i BlueTec

9. Slajd
9
Rodzaje pokrycia absorbera – zastosowanie
 W ostatnich latach popularność zyskują warstwy wykonywane na bazie tlenków
tytanu i krzemu, jak np. warstwa eta plus firmy BlueTec stosowana na przykład
w kolektorach słonecznych KS2000 TLP.
 Należy jednak podkreślić, że uznawana za tradycyjną – warstwa czarnego
chromu stosowana na przykład w kolektorach słonecznych KS2000 SLP, co
prawda ma wyższą o około 5-7% emisyjność ciepła () niż np. warstwy na bazie
tlenków tytanu i krzemu, ale należy ją uznać za sprawdzoną w wieloletniej
praktyce warstwę o wysokiej trwałości i niezmienności parametrów.
 Wielu producentów bądź kontynuuje, bądź wraca do stosowania warstwy
czarnego chromu w kolektorach słonecznych. Ograniczeniem jego stosowania jest
przede wszystkim utrudniona produkcja – galwanizacja pojedynczych absorberów,
w przeciwieństwie do produkcji „seryjnej” blach pokrywanych warstwami na bazie
tlenków tytanu i krzemu (produktem są role blachy pokrytej warstwą).
 Zastosowanie czarnego chromu jest także ograniczone do pokrywania blach
miedzianych, co przy rosnącej popularności aluminium stanowi dodatkową barierę
jego szerszego stosowania.

10. Slajd
10
Rodzaje orurowania w absorberze
Kolektor słoneczny KS2000 TLP
- absorber typu miedź-miedź
- łączenie blachy i orurowania
absorbera zgrzewaniem
ultradźwiękowym
- przepływ harfowy
Kolektor słoneczny KS2000 TLP Am
- absorber typu aluminium-aluminium
- łączenie blachy i orurowania
absorbera spawaniem laserowym
- przepływ meandrowy

11. Slajd
11
 Zarówno układ harfowy, jak i meandrowy mają swoje korzystne strony, przy
czym ze względu na zdecydowanie niższe opory przepływu, zdolność szybszego
opróżniania się podczas stagnacji kolektora, możliwość zwiększenia natężenia
przepływu i zarazem zmniejszenia różnicy temperatury pomiędzy wejściem
i wyjściem czynnika grzewczego z baterii (mniejsze straty ciepła do otoczenia),
preferowany w kolektorach firmy Hewalex jest harfowy układ przewodów.
 Odpowiednie wpięcie kolektorów w baterii, zagwarantuje równomierne
natężenie przepływu przez wszystkie kolektory słoneczne:
Rodzaje orurowania w absorberze – różnice
Przepływ meandrowy
Możliwe 1-stronne wpięcie baterii
Przepływ harfowy
Wskazane 2-stronne wpięcie baterii

12. Slajd
12
 W przypadku np. kolektora słonecznego KS2000 TLP Am, z absorberem w pełni
aluminiowym (blacha i orurowanie), mamy do czynienia ze specyfiką łączenia ze
sobą aluminium, które wymaga zwiększonej pracochłonności i szczególnej
staranności na każdym etapie. Aby wyeliminować ryzyko wad połączenia
orurowania absorbera z rurami zbiorczymi (dolną i górną), zastosowano układ
meandrowy, łatwiejszy do wykonania z uwagi na mniejszą liczbę spoin.
18
spoin
2
spoiny
 łączenie aluminium
z aluminium wymaga
zachowania najwyższych
standardów jakościowych
 zmniejszenie liczby
czasochłonnych spoin
łączących rury absorbera
z rurami zbiorczymi
Rodzaje orurowania w absorberze - wykonanie

13. Slajd
13
 Absorber powinien być wykonany z materiału dobrze przewodzącego ciepło
 W latach 70-80-tych wykonywano absorbery ze stali, a dopiero później z miedzi
oraz aluminium. Wobec rosnących cen miedzi, na znaczeniu od kilku lat zyskuje
aluminium, z którego produkuje się absorbery typu Al-Cu (płyta z aluminium,
orurowanie z miedzi), a także pierwsze absorbery typy Al-Al (płyta + orurowanie)
Płyta absorbera – z jakiego materiału?
 (W/mK)
 Przewodność cieplna metali ()

14. Slajd
14
 Płyta absorbera miedzianego wykonywana jest najczęściej z blachy o grubości
0,20 mm, a w przypadku aluminium – grubości 0,40 mm
 W ten sposób rekompensuje się niższą przewodność cieplną aluminium,
pozwalając na przewodzenie ciepła szerszym przekrojem płyty absorbera
Płyta absorbera – cechy
Przewodność cieplna:
Grubość blachy:
370 W/mK
0,20 mm
200 W/mK
0,40 mm
AlCu

15. Slajd
15
 Łączenie płyty absorbera z orurowaniem jest kluczowym etapem produkcji,
mającym zagwarantować i trwałość połączenia, i przewodzenie ciepła do czynnika
grzewczego płynącego w orurowaniu.
Absorber – łączenie płyty i orurowania
 Absorbery typu miedź-miedź łączone
mogą być w nowoczesny sposób metodą
zgrzewania ultradźwiękowego
Źródło: fotografie: Hewalex
 W produkcji absorberów typu aluminium-
miedź oraz aluminium-aluminium, wykorzystuje
się z kolei najnowszą metodę spawania
laserowego (wdrożona jako jedyna w Polsce
przez firmę Hewalex w 2010 roku)

16. Slajd
16
 Przewodzenie ciepła z absorbera do rur z czynnikiem grzewczym (glikolem),
w przypadku spawania laserowego odbywa się rodzimym materiałem,
w przeciwieństwie do np. połączeń lutowanych, gdzie cyna ma znacznie mniejszą
przewodność cieplną (67 W/mK) niż aluminium (200 W/mK)
 Wobec tego nie jest wymagane zwiększanie powierzchni kontaktu płyty
absorbera z rurą, a gęste zastosowanie spawów punktowych na długości rur,
zapewnia pełny odbiór ciepła przez czynnik grzewczy (glikol)
Absorber – przewodzenie ciepła
blacha aluminiowa
0,40 mm (=200 W/mK)
rura z aluminium
(=200 W/mK)
spoina / aluminium
(=200 W/mK)

17. Slajd
17
Przykrycie kolektora słonecznego
 Klasa U1:   0,900
 Klasa U2: 0,900 >   0,885
 Klasa U3: 0,885 >   0,870
 Klasa U4: 0,870 >   0,850
 Przykrycie kolektora słonecznego to jeden z najbardziej newralgicznych jego
elementów chroniących go przed wpływem warunków zewnętrznych.
 Jednocześnie musi zapewnić jak najwyższą przepuszczalność promieniowania
słonecznego. Określa się klasy szkła od U1 do U4, gdzie całkowita sprawność
przeszklenia uwzględnia przepuszczalność promieniowania, także w funkcji kąta
padania promieni słonecznych (od 0 do 70o) oraz utratę własności pod wpływem
promieni UV (test równoważny 15 latom pracy w klimacie środkowoeuropejskim)

18. Slajd
18
Potwierdzenie sprawności i jakości kolektora
 Potwierdzeniem jakości kolektora
słonecznego jest zgodność
z wymaganiami normy EN 12975
 W praktyce przyjęte zostało
posługiwanie się na rynku europejskim
certyfikatem Solar Keymark, którego
można oczekiwać od producenta
do wglądu lub też samodzielnie pobrać
z ogólnodostępnej bazy na stronie:
>>> www.solarkeymark.org
 Certyfikat Solar Keymark nie tylko
potwierdza jakość, ale także sprawność
i współczynniki strat ciepła kolektora
słonecznego:
Przykładowy aneks certyfikatu Solar
Keymark dla kolektota KS2000 TLP AC

19. Slajd
19
Porównanie kolektorów słonecznych
 Kolektory słoneczne uzyskują różne sprawności pracy, w różnych warunkach
(temperatura czynnika grzewczego, temperatura zewnętrzna…)
 Na podstawie wyników testów zamieszczonych w bazie certyfikatów Solar
Keymark (solarkeymark.org), można porównywać między sobą sprawności
kolektorów słonecznych. Ciekawe jest przy odniesienie sprawności kolektora
słonecznego do ceny jego zakupu. Okazać się bowiem może, że pozornie tani
kolektor słoneczny próżniowy, jest na tyle mało efektywny, że ciepło z niego
uzyskiwane jest … zdecydowanie droższe niż dla kolektora płaskiego.
 Więcej informacji o porównaniu kolektorów słonecznych można znaleźć
w prezentacji >>>
„Porównanie płaskich kolektorów słonecznych”

20. Hewalex
Ponad 20-letnie doświadczenie na rynku polskim i zagranicznym
www.solarblog.plwięcej prezentacji >>> www.hewalex.pl

21. Kompletne rozwiązania oparte o kolektory słoneczne i pompy ciepła
Zastosowanie w obiektach mieszkalnych i użytkowych
Hewalex
Ponad 20-letnie doświadczenie na rynku polskim i zagranicznym
www.solarblog.plwięcej prezentacji >>> www.hewalex.pl